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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft im allgemeinen automatisierte Stanzmaschinen
zum Perforieren von Blattstapeln. Insbesondere betrifft die Erfindung
eine vollautomatisierte Maschine für die Verarbeitung eines Blattstapels,
indem individuelle Hübe
davon gestanzt werden.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In
der Papierverarbeitungsindustrie werden Blattstapel in der Verarbeitungsausrüstung weitergeleitet,
da verschiedene Schritte an den Blattstapeln ausgeführt werden.
Dieses Weiterleiten wird typischerweise als "in-line" oder "off-line" und manchmal "near-line" klassifiziert.
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"In-line" bezieht sich auf
zwei Teile der Verarbeitungsausrüstung,
die ihre Papierwege miteinander verbunden haben, sodass einzelne
Blätter
von einem System zum anderen aufeinanderfolgend weitergegeben und
derart verarbeitet werden. Während es
viele Beispiele für
solches "in-line"-Verarbeiten gibt,
ist ein solches bekanntes Beispiel, den Xerox DFA (Digital Finishing
Architecture) Standard folgend entwickelt worden. Das DFA-Protokoll
schreibt mechanische Spezifikationen und Softwarespezifikationen
vor, um Endverarbeitungsmaschinen an DFA-kompatible Xerox-Blattdrucker
anzubinden. Viele Anbieter stellen Sekundärausrüstung her, um Systeme zu schaffen,
die diesen Standard verwenden, einschließlich Standard Finishing, C.P.
Bourg, Duplo und andere.
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"In-line"-Systeme sind vorteilhaft,
da sie minimales Eingreifen von Bedienungspersonen erfordern und
daher geringeren Aufwand und geringste Möglichkeit für Bedienungspersonenfehler
haben. Das gesamte System ist jedoch in einer 1 : 1 Geschwindigkeitsbeziehung
festgesetzt, was die Leistung des Gesamtsystems auf jene der langsamsten Komponente
beschränkt.
Entsprechend ist ein Hauptnachteil des "in-line"-Systems das Fehlen eines Puffers um
die Verarbeitung durch einige Abschnitte des Systems fortzusetzen,
wenn andere Abschnitte des Systems zeitweilig die Arbeiten einstellen.
Ein anderer Nachteil ist die verringerte Vielseitigkeit von zwei
Prozeßmodularten,
die komplex gekoppelt sind, wodurch ihre getrennte Verwendung für andere
Funktionen verhindert wird.
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"Off-line" bezieht sich auf
Blätter,
die in einer nicht automatischen Weise, üblicherweise in Blattstapeln,
weitergeleitet werden. Beispiele umfassen einfache Wägen, auf
und von welchen Blattstapel manuell von einer Bedienungsperson transferiert
werden. "Off-line"-Systeme haben den
Vorteil, dass sie ein langsameres Modul an eine schnellere Vorrichtung anpassen
können,
wobei sie die Gesamtleistung optimieren. Ferner sind die Komponenten
einer solchen "Off-line"-Verarbeitung nicht
fest miteinander gekoppelt, was eine flexiblere Verwendung jedes
Moduls erlaubt. "Off-line"-Verarbeitung erfordert
jedoch notwendigerweise mehr Eingriff von Bedienungspersonen als
die "In-line"-Verarbeitung, wodurch
die Arbeitskosten sowie die Möglichkeit
für Fehler
durch Bedienungspersonen sowohl in Form von mechanisch beschädigten Blattstapeln
als auch der Bewegung der Stapel aus der Sequenz, wenn die Sequenz bedeutend
ist, erhöht
wird.
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"Near-line" bezieht sich auf
einen Sonderfall der "Off-line"-Verarbeitung, wobei
die Wägen
durchdachter sind und gefertigt sind, um automatisch Blattstapel
zu empfangen und abzuladen. Es ist allgemein anerkannt, dass ein
Durchsatzverhältnis
von 2 : 1 oder größer mit
einer derartigen "Near-line"-Verarbeitung abgestimmt
werden kann. Die Stapel können elektronisch
geführt
werden, um die Sequenz zur Verarbeitung zu sichern, wie im US-Patent
6 192 295 B1, Gunther, offenbart. Ein Beispiel für diese Art von "Near- line"-Verarbeitung wird
durch GTI vermarktet. Im GTI Wagensystem werden Stapel auf einen
Wagen gelegt, und der Wagen wird manuell zu einer Zufuhr gerollt.
Der GTI-Wagen ist ausgeführt,
um mit dem GTI-Stapler und der GTI-Zufuhr zusammen zu passen. Obwohl der
Fehler durch Bedienungspersonen geringer ist als die Möglichkeit
mit echtem "Off-line", ist die Wahrscheinlichkeit
nicht eliminiert. Der GTI-Wagen hat ein Klemmsystem, das die Stapel
vor Bewegung sichert, aber das System erfordert einen beachtlichen
Aufwand an Bedienungspersonen, um zu arbeiten.
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Automatische
Matrizenstanzmaschinen wurden sowohl in "Off-line" als auch in "Near-line" Anordnungen eingesetzt, um regelmäßige, sich
wiederholende Lochmuster durch Stapel von Papierblättern in Vorbereitung
für das
Binden zu stanzen. Typischerweise empfängt eine derartige Maschine
einen Stapel und steuert die Matrizenstifte, um die betreffenden
Löcher
durch jedes Blatt im Stapel oder den Hub als Ganzes zu stanzen.
Die Stifte werden dann zurückgesetzt,
um Löcher
in einen anderen Stapel zu stanzen. Da Druck- oder Dokumentreproduktionsunternehmen
oft besondere Bindearbeiten handhaben, welche aus einer großen Zahl
dicker Stapel bestehen, besteht ein prinzipieller Vorteil von automatischen
Matrizenstanzmaschinen in ihrer Eigenschaft einen einheitlichen,
sich wiederholenden Hochgeschwindigkeitsstanzablauf effizient durchzuführen, der
eventuell einer hohen Stanzkraft, angewendet auf einer Sammlung
von Stapeln, welche der Maschine zugeführt werden, bedarf.
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Obwohl
automatische Matrizenstanzmaschinen den Stanzvorgang verbessern,
kann regelmäßige Matrizeninstandhaltung
oder das Wechseln der Stanzparameter der Maschine für bestimmte
Stanzarbeiten ein zeitaufwendiger Vorgang sein, welcher die Demontage
der Maschine erfordert. Zum Beispiel kann die Größe oder Anordnung der Löcher und
die Zahl der Blätter
pro Stapel zwischen den einzelnen Stanzarbeiten weit variieren,
was bestimmte Konfigurationen oder bestimmte Lagen der Matrizenstifte
erfordert. Desweiteren variiert die Lebensdauer der Matrizenstifte
umgekehrt proportional mit ihrer Frequenz der Benutzung. Daraus
folgt, dass häufige
Modifikation der Stanzparameter oder regelmäßige Matrizenstiftinstandhaltung
das Stoppen der Maschine für
die Demontage erfordert, wodurch die Effizienz der Maschine abnimmt.
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Die
Verringerung der beschriebenen Schwierigkeiten wurde versucht. Zum
Beispiel beschreibt das US-Patent Nr. 6047 623 (das '623 Patent), Whiteman
et al., eine "verbesserte
Matrizenanordnung und Montagemittel, welche erlauben, dass die Matrizenanordnung
schnell installiert und entfernt werden kann, ohne Bolzen, Schrauben
oder Gehäuseplatten
zu entfernen." Gemäß der Offenbarung braucht "die Matrizenanordnung
nicht mit dem Maschinenrahmen verriegelt zu sein ... und kann schnell durch
einfaches Ausspannen entfernt werden ... und aus dem Maschinengehäuse rausgeschoben
werden." Diese Konstruktion
solcher Maschinen erlaubt eine schnelle und einfache Instandhaltung
und ebensolches Umrüsten
der Matrizenstifte; allerdings unterliegt sie einer Anzahl begleitender
Mängel.
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Im
Speziellen versäumt
es das '623 Patent zur
Gänze sich
mit der angemessenen Positionierung der Matrizenanordnung innerhalb
der Maschine zu befassen. Die Einstellung der Löcher entlang der Kante eines
Blattstapels beinhaltet die Überlegungen,
nicht nur die Löcher
auf die Länge
zu zentrieren und sicher zu stellen, dass keine unvollständigen Löcher entlang
der Kante des Stapels gemacht werden, sondern auch, dass die Löcher in
einem gewünschten
Abstand von der Kante des Blattstapels platziert werden. Die gewünschte Lochplatzierung
in einem Papier hängt
nicht nur ab von der Größe, Form,
Zahl und Anordnung der Löcher,
sondern auch von der Größe des Papiers
an sich.
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Industrielle
Maschinen, beinhaltend die in dem '623 Patent offenbarte, benötigen weitere
manuelle Anpassungen, um diesen Überlegungen
Rechnung zu tragen. Angemessene Lage und Einstellung der Stanze
in komplexeren, automatisierten Stanzmaschinen wird ferner erschwert,
durch die bloße Größe und die
mechanischen Funktionen beim Stanzen von Blattstapeln.
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Die
Stanze kann derart aufgebaut sein, dass der Matrizensatz entlang
des Blattweges oder in dem Blattweg angeordnet ist. In Anordnungen,
wo der Matrizensatz entlang des Blattweges angeordnet ist, bewegt
sich das Blatt oder der Blattstapel entlang des Blattweges, wobei
eine Seitenkante der Blätter
beim Matrizensatz stoppt, und die Seitenkante der Blätter im
Matrizensatz angeordnet wird. Folgend auf die Stanzhandlung bewegen
sich die Blätter
entlang des Blattweges fort. Im Gegensatz dazu rastet in Anordnungen,
wo der Matrizensatz in dem Blattweg angeordnet ist, typischerweise
die vordere Kante der Blätter
innerhalb des Matrizensatzes ein, wenn sie auf einen Anschlag trifft,
welcher die Vorwärtsbewegung blockiert.
Folgend auf die Stanzhandlung wird der Anschlag mechanisch bewegt,
und die Blätter
bewegen sich durch den offenen Matrizensatz fort.
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Beide
der obengenannten Anordnungen haben jedoch ihre Einschränkungen
und Nachteile. Zum Beispiel können
in Anordnungen, wo der Matrizensatz entlang des Blattweges angeordnet
ist, unerwünschte
Anschlagspunkte den normalen Blattfluß hemmen. Darüber hinaus
kann das Bewegungsmoment, welches sich in den Blättern entwickelt, während sie
sich entlang des Blattweges fortbewegen, dazu führen, dass die Blätter im
Matrizensatz schräg gehen,
was zu schlechtem Einrasten führt.
Während Matrizensätze, welche
im Blattweg angeordnet sind, für
besseres Einrasten sorgen, müssen
Matrizensätze,
welche in solchen Anordnungen verwendet werden, fester sein als
Matrizensätze,
welche entlang des Blattweges angeordnet sind. Ferner kann das Auswechseln
solcher Matrizensätze
kompliziert, zeitraubend und aufwendig sein.
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AUFGABEN UND KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER
ERFINDUNG
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Es
ist eine Hauptaufgabe der Erfindung eine vollautomatisierte Stanzmaschine
zur Verarbeitung eines großen
Blattstapels zu schaffen, wobei die Stanzmaschine eine wirkliche "Near-line" – Verarbeitung ermöglicht.
Eine zugehörige
Aufgabe ist es eine Stanzmaschine zu schaffen, welche ein Minimum
an Eingriffen durch Bedienungspersonen benötigt.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Stanzmaschine zu schaffen,
welche praktisch zu bedienen ist und ein Minimum an Eingriffen durch
Bedienungspersonen erfordert. Ein zugehöriges Ziel ist es, eine derartige
Maschine zu schaffen, welche nicht nur die Verarbeitung eines gegebenen
Blattstapels erlaubt, sondern auch aufeinanderfolgende Blattstapel
ohne Eingriff durch den Benutzer verarbeiten kann.
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Ein
zusätzliches
Ziel ist es, eine Stanzmaschine zu schaffen, welche mit verbesserter
Sicherheit für
Bedienungspersonen ausgestattet ist. Ein zugehöriges Ziel ist es, eine Stanzmaschine
zu schaffen, welche in einer geschlossenen Umgebung arbeitet, nachdem
der Blattstapel bei der Maschine von dem Benutzer platziert wurde.
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Ferner
ist es Ziel der Erfindung, eine Stanzmaschine zu schaffen, welche
die Gelegenheit für Fehler
durch eine Bedienungsperson bei der Einrichtung der Maschine durch
die Bereitstellung einer Matrizensatzerkennung und voll automatischer
Einrichtung minimiert. Ein zugehöriges
Ziel ist es, eine Stanzmaschine zu schaffen, welche automatisch nach
Eingabe oder Ablesung des Stanztyps und der Papiergröße die korrekte
Einstellung von Perforationen in einem Blattstapel vornimmt.
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Ein
zusätzliches
Ziel der Erfindung ist es, eine Stanzmaschine zu schaffen, welche
Papierstaus minimiert und eine gleichmäßige Bewegung und Verarbeitung
von aufeinanderfolgenden Hüben
von Blattstapeln ermöglicht.
Ein zugehöriges
Ziel ist es, eine Stanzmaschine zu schaffen, welche die Bedienungsperson
bei potentiellen Problemen im System alarmiert.
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Ferner
ist es Ziel der Erfindung, eine Stanzmaschine zu schaffen, welche
vom Eingang eines Blattstapels, der gestanzt werden soll, bis zur
Abgabe des gestanzten Blattstapels in der gleichen Reihenfolge,
in einer gänzlich
automatisierten und geschlossenen Atmosphäre arbeitet.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Stanzmaschine zu schaffen,
welche sich leicht und schnell mit einer mobilen Einheit verbinden
lässt für den Transfer
und die Versorgung eines zu verarbeitenden Blattstapels und eines
bereits verarbeiteten Blattstapels.
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Ferner
ist es ein weiteres Ziel der Erfindung, eine automatische Stanzmaschine
zu schaffen, welche mit weiteren Verarbeitungsmaschinen in Eingriff gebracht
werden kann, welche sich in einer "In-line"-Anordnung zur Verarbeitung von Blattstapeln
befinden.
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Gemäß diesen
und anderen Eigenschaften der Erfindung wird eine Stanzmaschine
geschaffen, welche minimalen oder gar keinen Eingriff einer Bedienungsperson
benötigt,
um aufeinanderfolgende Blattstapel zu verarbeiten. Die Maschine
inkludiert ein im Wesentlichen geschlossenes Gehäuse, welches zwei zurückziehbare
Türen für die Eingabe
und Ausgabe besitzt, sowie angrenzende Eingabe- und Ausgabeplattformen
die sich vom Gehäuse
erstrecken. Die Eingabe- und Ausgabeplattformen besitzen abwechselnd
Finger und Schlitz(e), eine Mehrzahl von Bändern, welche sich der Länge nach
um die Finger erstrecken, oder eine andere Bewegungsanordnung, die
angeordnet ist, um Blattstapel auf den Plattformen in und aus der
Maschine zu bewegen. Ähnlicher)
Finger und Schlitze) oder eine andere Bewegungsanordnung von einem
beweglichen Wagen können
sich mit den Eingabe- und Ausgabeplattformen der Maschine verbinden,
um einfache Handhabung von Papierstapel zu schaffen. Im Betrieb
wird ein Blattstapel auf die Eingabeplattform platziert. Zu einer
angemessenen Zeit öffnet
sich die zurückziehbare
Eingangstür,
und die Bänder
oder andere Bewegungsanordnung werden aktiviert, um den Stapel entlang
der Plattform in die Maschine zu einem Eingangsaufzug zu bewegen,
welcher ähnliche
eingreifende Finger hat, die zwischen den Schlitzen der umlaufenden
Bänder
oder der alternativen eingreifenden Anordnung angeordnet sind, um
den Stapel hochzuheben. Eine ähnliche
Ausgabeaufzugsplattform ist angrenzend an die Ausgabe der Maschine vorgesehen,
nur dass anstatt den Blattstapel der Maschine zur Verarbeitung zuzuführen, wie
im Eingangsaufzug, der Ausgabeaufzug die verarbeiteten Blätter erhält und sich
nach unten bewegt, während der
Ausgabestapel zunimmt und letztendlich den fertigen Ausgabestapel
vom Aufzug durch die offene zurückziehbare
Ausgabetür
zu der Ausgabeplattform bewegt.
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Während der
Verarbeitung wird der Eingabeaufzug aufwärts bewegt, bis ein Sensor
in Betrieb gesetzt wird, um die Aufwärtsbewegung des Eingabeaufzugs
zu verlangsamen. Aufeinanderfolgende Hübe werden dann vom Stapel gegriffen
und entlang einer Überführung zur
Stanzstation bewegt. Der Greifer kann eingestellt werden, um unterschiedliche Zahlen
von Blättern
in einem einzelnen Hub zu heben, abhängig von der Dicke der Blätter selbst.
Derartige Hübe
haben vorzugsweise eine Dicke zwischen 20 und 50 Tausendstel eines Inch,
was typischerweise zwischen vier und zwölf Blättern entspricht, abhängig von
der Blattdicke, können
aber auch von gerade einmal einem Blatt bis so vielen wie 15 oder
20 Blättern
reichen. Diesbezüglich
ist die Hebeanordnung vorzugsweise mit zwei Sensoren ausgestattet,
wobei der erste einen Null Punkt Rückstellungseffekt schafft,
und der zweite, ein Halleffekt-Potentiometer, die Dicke des Hubes
misst, wenn der Aufzug seine Aufwärtsbewegung des Blattstapels fortsetzt.
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Der
Blattweg durch die Maschine ist vorzugsweise als "L"-Form oder dergleichen ausgebildet,
sodass sich der Blattstapel entlang einer Strecke des "L" bewegt, um positiv in die korrekte
Position in dem Matrizensatz einzurasten. Einmal in die Stanzstation abgesetzt,
werden verschiedene Ausrichtungseinrichtungen in Betrieb gesetzt,
um den Hub auszurichten und in die Aufnahme des Matrizensatzes einzuführen. Nach
dem Stanzen wird der Blattstapel entlang der anderen Strecke des "L" in im wesentlichen rechtwinkeliger
Richtung aus dem Matrizensatz heraus bewegt. In dieser Weise schafft
die Stanzanordnung die positiven Einrastvorrichtungen einer Matrizensatzanordnung,
welche die Blätter
durch den Matrizensatz führt,
bei gleichzeitiger Vielseitigkeit eines Matrizensatzes, welcher
entlang des Blattweges in Bewegungsrichtung angeordnet ist. Während das bevorzugte
Ausführungsbeispiel
der Erfindung die Eingangs- und Ausgangsstrecke des Blattweges besitzt,
welche im wesentlichen in einem rechten Winkel angeordnet ist, versteht
es sich, dass die Strecken zueinander in prinzipiell jedem Winkel
angeordnet sein können,
der geringer als etwa 135° und
größer als
etwa 45° ist,
solange die Blätter
bei der Stanze positiv einrasten können, anstelle entlang oder physisch
durch die Stanze zu führen.
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Der
Matrizensatz selbst beinhaltet eine automatische Ausrichtungs- und Positionierungseinrichtung,
welche sowohl die Lage der gestanzten Löcher als auch die Tiefe der
Aufnahme, basierend auf der Konfiguration des Matrizensatzes und
des Papiers digital kontrolliert. In der anfänglichen Einrichtung wird der
Matrizensatz in eine anfängliche
Zufuhrposition geschoben, an welchem Punkt ein Flansch oder dergleichen
auf dem Matrizensatz fest mit der Maschine im Eingriff steht, und
die Maschine setzt dann automatisch die Maschineneinrichtung für den gegebenen
Matrizensatz, der geladen wurde, fort. Diesbezüglich sind individuelle Matrizensätze mit
einem Strichcode oder einer anderen Identifizierungsanordnung ausgestattet
und die Maschine mit einer entsprechenden Leseeinrichtung ausgestattet.
Von der anfänglichen
Position zieht die Maschine dann den Matrizensatz über die
Leseeinrichtung und liefert ein Signal an die Maschinensteuerung,
um die anderen Einrichtungen der Maschine für den geladenen Matrizensatz
abzustimmen. Somit wird die Maschine nicht nur automatisch auf die
Papiergröße abgestimmt, sondern
auch auf den Matrizensatz und dadurch auf die bereitgestellte Stanzanordnung.
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Nach
dem Stanzvorgang wird der Hub zu einem Umkehrer transportiert, wo
er zu einem oben beschriebenen Ausgangsstapel umgekehrt wird. Sicherheitseinrichtungen
werden gleichermaßen
beim Umkehrer und beim Ausgangsstapel bereit gestellt, um korrekte
Blattbewegungen durch das System sicher zu stellen. Diesbezüglich wird
ein Sensor gleichermaßen
beim Ausgangsstapel bereit gestellt, um wahrzunehmen, ob beim Ausgangsstapel
ein Problem auftritt, die Maschine zu stoppen und die Bedienungsperson
in solch einem Fall zu alarmieren.
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Somit
schafft die Maschine die minimale Notwendigkeit für Eingriffe
durch Bedienungspersonen sowie minimale Gelegenheit für Bedienungspersonen-
oder andere Fehler. Bedeutenderweise beinhaltet die Maschine Puffereinrichtungen,
wodurch ein Blattstapel auf die Verarbeitung an der Eingabeplattform
warten kann, während
ein fertiger Stapel auf der Ausgangsplattform sitzt, und ein dritter
Stapel gerade in der Maschine selbst verarbeitet wird. Somit ist
die Bedienungsperson frei, Papierstapel sicher auf- und abzuladen,
wie es ihr Zeitplan erlaubt. Darüber
hinaus benötigt
die Stanzmaschine keine spezialisierten oder gewidmeten Kassetten
oder dergleichen für
das Hineinführen
der Papierstapel durch das System.
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Diese
und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ebenso wie zusätzliche
erfinderische Eigenschaften werden von der hier gegebenen Beschreibung
der Erfindung ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer automatischen Stanzmaschine nach
den Lehren der Erfindung.
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2 ist
ein Beispiel für
einen beweglichen Wagen konstruiert nach den Lehren der Erfindung.
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3 ist
die Stanzmaschine aus 1 teilweise geschnitten, um
darin vorgehende Arbeitsvorgänge
zu zeigen.
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4 ist
eine Aufsicht auf die Stanzmaschine aus 1 mit dem
oberen Teil des Gehäuses
entfernt, um die innere Anordnung der Maschine zu zeigen.
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5a bis 5c sind
perspektivische Teilansichten einer Greifanordnung, die nach den
Lehren der Erfindung konstruiert ist, bei verschiedenen Arbeitsstufen.
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6 ist
eine perspektivische Teilansicht einer Stanzstation, die nach den
Lehren der Erfindung konstruiert ist.
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7a bis 7e sind
Aufrisse von der Seite der Stanzstation aus 6 bei verschiedenen
Arbeitsstufen.
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8 ist
ein Aufriss von der Seite des Umkehrers aus 4.
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9a bis 9b sind
perspektivische Ansichten einer Deckplatte des Ausgangsstaplers
bei verschiedenen Arbeitsschritten.
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10 ist
eine hintere Teilansicht der Matrizenklammer und des lateralen Matrizenbewegungsmechanismus.
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11 ist
eine perspektivische Teilansicht der Matrizenaufnahme und des Matrizenklammeranpassungsmechanismus.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Wendet
man sich nun den Zeichnungen zu, so zeigt die 1 eine
Stanzmaschine 30, die nach den Lehren der Erfindung konstruiert
wurde. Die Maschine 30 beinhaltet ein Gehäuse 32,
welches eine Eingabe 34, welcher ein Blattstapel zur Verarbeitung zugeführt wird
und eine Ausgabe 36, wo der verarbeitete Blattstapel entnommen
werden kann, besitzt. Die Maschine 30 beinhaltet ferner
eine Steuerkonsole 38, an welcher die Bedienungsperson
Informationen in Bezug auf die Verarbeitung eines Blattstapels eingeben
kann und Informationen von der Maschine in Bezug auf die Verarbeitung
eines Blattstapels sowie gegebene Maschineneinstellungen lesen kann.
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Erfindungsgemäß kann die
Bedienungsperson einen Blattstapel zur Verarbeitung an der Eingabe 34 laden,
jede notwendige Information bezüglich der
Verarbeitung des Stapels an der Steuerkonsole 38 eingeben,
und den verarbeiteten Blattstapel von der Ausgabe 36 entnehmen
ohne eines weiteren Eingriffs während
der Verarbeitung. Alternativ kann die Stanze mit einer automatisierten
Verarbeitung verbunden sein, sodass sie automatisch einen Blattstapel
zum Stanzen erhält
und den gestanzten Stapel der weiteren Verarbeitung zuführt. Um
verlässliches und
einfaches Laden und Entladen von Blattstapeln auf und von der Maschine
sicher zu stellen, beinhaltet die Maschine Eingabe- und Ausgabeplattformen 40, 42.
Wie detaillierter in der Provisional Patent Application No. 60/341,173,
angemeldet am 13. Dezember 2001 und in der PCT Anmeldung PCT/US 0239834,
angemeldet am 13. Dezember 2002 beschrieben, welche beide übertragen
wurden an die Zedentin der vorliegenden Anmeldung und welche hiermit
in Bezug auf alles, was sie offenbaren, in ihrer Gesamtheit inkorporiert
sind, sind die Eingabe- und Ausgabeplattformen 40, 42 vorzugsweise
geschlitzt und haben eine Mehrzahl von sich abwechselnden Plattformfingern 44, 46 und
Plattformschlitzen 48, 50. Die Plattformen 40, 42 beinhalten
ferner eine Mehrzahl individueller Bänder 52, 54,
die angeordnet sind, der Länge
nach entlang der äußeren Oberfläche der jeweiligen
Plattformfinger 44, 46 umzulaufen. Um Blattstapel
leicht zwischen der Stanzmaschine 30 und anderen verarbeitenden
Modulen oder dem Lager zu bewegen, kann eine mobile Einheit oder
ein beweglicher Wagen 56, wie er in 2 gezeigt
wird, verwendet werden. Der Aufbau des Wagens 56 wird in
genauerer Ausführung
in der US Provisional Patent Application No. 60/341,173 und in der
PCT Anmeldung PCT/US 0239834 erklärt. Der bewegliche Wagen 56 umfasst
ein geschlitztes Deck 58, welches zueinander beabstandete
Deckfinger 60 und offene Deckschlitze 62 besitzt,
die beabstandet und darauf abgestimmt sind, sich mit den Fingern 44, 46 und Schlitzen 48 und 50 der
Eingabe- bzw. Ausgabeplattformen 40, 42 der Stanzmaschine 30 zu
verbinden. In dieser Weise können
Blattstapel zwischen der Stanzmaschine 30, den Plattformen 40, 42 und
dem Deck 58 des beweglichen Wagens 56 transferiert
werden. Es versteht sich jedoch, dass andere Verbindungsanordnungen
verwendet werden können
und innerhalb des Rahmens der Erfindung liegen.
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Bezugnehmend
auf eine wichtige Eigenschaft der Erfindung, können Blattstapel auf beiden, der
Eingabe- und der Ausgabeplattform 40, 42 der Stanzmaschine
getragen werden, während
gerade Verarbeitung in der Stanzmaschine 30 an einem dritten
Stapel Dokumente vorgenommen wird. Darüber hinaus sobald ein zu verarbeitender
Blattstapel auf die Eingabeplattform 40 platziert wird
und die korrekte Information in Bezug auf den Stapel an der Steuerkonsole 38 eingegeben
oder bestätigt
wird, wird keine weitere Anpassung von der Bedienungsperson benötigt, um
den Stapel zu verarbeiten. D.h., sobald der Blattstapel innerhalb
der Maschine 30 komplett verarbeitet ist, und wenn kein
anderer Stapel auf der Ausgabeplattform wahrgenommen wird, werden
die Bänder 54 den
kürzlich
fertiggestellten Stapel zur Ausgabeplattform vorwärts bewegen,
und der wartende Blattstapel auf der Eingabeplattform 40 wird automatisch
aufgenommen und innerhalb der Maschine 30 verarbeitet.
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Um
jede Gelegenheit für
unsachgemäßen Eingriff
sowie jede Gelegenheit für
Verletzungen von Bedienungspersonen weiter zu minimieren, beinhaltet
die Stanzmaschine 30 zurückziehbare Türen 64, 66 an
beiden der Eingabe 34, 36 der Maschine 30. Die
zurückziehbaren
Türen 64, 66 werden
vorzugsweise automatisch betrieben, sodass sie sich nur öffnen, wenn
ein Blattstapel in oder aus der Stanzmaschine 30 bewegt
wird. In der momentan bevorzugten Ausführungsform sind die Türen 64, 66 als
flexible Multipaneeltüren
ausgebildet, die entsprechend bewegt werden, um sich in entlang
des Stanzmaschinengehäuses 32 angebrachte
Türgehäuse 68, 70 aufzurollen.
In dieser Weise versteht es sich, dass jegliche beibehaltene Rollkraft
an den Türen 64, 66 freigegeben
werden kann, um den Türen
zu erlauben, sich nur aufgrund der Schwerkraft zu schliessen, was
die benötigte
Automatisation minimiert. Es versteht sich jedoch, dass die Türen auch
alternativ automatisch geöffnet
und geschlossen werden können
und dass unterschiedliche Türausführungen,
wie z.B. seitlich verschiebbare Türen, vorhanden sein können.
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Im
Betrieb, nach Beendigung der Verarbeitung eines Blattstapels innerhalb
der Maschine 30, vorausgesetzt, dass kein bereits verarbeiteter
Stapel auf der Ausgangsplattform 42 zum Abladen wartet, werden
die verschiebbaren Eingabe- und Ausgabetüren 64, 66 automatisch
geöffnet,
die Bänder 52, 54 werden
gedreht um einen zu verarbeitenden Blattstapel von der Eingabeplattform 40 in
die Maschine 30 zu bewegen und einen fertigen Blattstapel
aus der Maschine auf die Ausgabeplattform 42 zu bewegen. Die
Maschine 30 verarbeitet dann den neu eingegebenen Stapel,
während
die Bedienungsperson frei ist, den fertigen Stapel von der Ausgabeplattform 42 zu
entfernen und einen neuen Stapel auf die Eingabeplattform 40 zu
laden. Für
den Fall, dass keine weiteren Stapel verarbeitet werden, öffnet, nach
Beendigung der Stanzung des Stapels, die verschiebbare Ausgabetür 66.
Die Bänder 54 werden
dann angetrieben, um den fertigen Blattstapel auf die Ausgabeplattform 42 zu
bewegen, und die verschiebbare Tür 66 wird
geschlossen. Jede von diesen und anderen Funktionen der Maschine 30 kann
von jeder geeigneten Anordnung, einschliesslich z.B. eines Mikroprozessors
oder einer digitalen Steuerung gesteuert werden.
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Wendet
man sich nun den Funktionen, welche innerhalb der Maschine selbst
durchgeführt
werden zu, beinhaltet, wie in der teilweise geschnittenen Ansicht
der 3 gezeigt, die Maschine drei Stationen und Transportsysteme
für den
Transport der Dokumente zwischen diesen Stationen.
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Erstens
beinhaltet die Stanzmaschine 30 einen Greifer 72,
um einen Hub vom zu verarbeitenden Blattstapel zu trennen. Der gegriffene
Hub wird dann durch die Maschine zu der Stanze 74 transportiert, wo
der Stanzvorgang am Hub durchgeführt
wird. Der Hub wird dann zur Ausgabe 36 bewegt. Um sicher
zu stellen, dass aufeinanderfolgend verarbeitete Hübe an der
Ausgabe 36 in der gleichen Reihenfolge wie im anfänglichen
Blattstapel erscheinen, ist die Maschine 30 mit einem Umkehrer 76 ausgestattet.
Während
jeder geeignete Umkehrer verwendet werden kann, beinhalten solche
Umkehrer typischerweise einen sich drehenden Zylinder, welcher in
Verbindung mit einer Förderbandanordnung
arbeitet, die die Hübe über einen
Abschnitt des Zylinderumfanges führt
und die verarbeiteten Dokumente mit der Schriftseite unten in eine
Ausgangsablage stapelt. Während
der Umkehrer jede geeignete Ausführung annehmen
kann, welche aufeinanderfolgende Hübe an eine Ausgabeablage liefert,
so ist die momentan bevorzugte Ausführung genauer in der US Provisional
Application No. 60/413349 angemeldet am 25. September 2002 und der
US Provisional Application No. 60/374100 angemeldet am 19. April
2002 und darauf folgend angemeldet als eine PCT Anmeldung am 17.
April 2003 offenbart, welche gleichfalls der Zedentin dieser Anmeldung übertragen
wurden und hiermit in Bezug auf alles, was sie offenbaren, zur Gänze inkorporiert
sind.
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Wendet
man sich nun einer detaillierteren Offenbarung der Arbeitsweise
und Funktion von verschiedenen Komponenten der Stanzmaschine 30 zu, so
zeigt die 4 eine Aufsicht auf die momentan bevorzugte
Ausführungsform
der Stanzmaschine 30. Nach der Ingangsetzung beginnen die
Bänder 52 der Eingangsplattform
umzulaufen, um den darauf getragenen Eingangsstapel zu einer Eingangsablage 78 zu
bewegen. Um den Stapel nach oben zu bewegen, damit aufeinanderfolgende
Hübe von
der Oberseite des Stapels genommen werden können, beinhaltet die Eingangsablage 78 eine
geschlitzte Plattform 80, welche sich abwechselnde Finger 82 und
Schlitze 84 besitzt, die jeweils zwischen den Fingern 44 und Schlitzen 48 der
Eingangsplattform 40 angeordnet sind. In dieser Weise,
wenn die geschlitzte Plattform 80 von irgendeinem geeigneten
Mittel nach oben bewegt wird, heben die Finger 82 den getragenen
Stapel von den Bändern 52,
welche sich über
die Finger 44 erstrecken. Wie auch beim Wagen 56 und
den Eingangs- und Ausgangsplattformen 40, 42,
kann die Plattform 80 alternativ jeden geeigneten Aufbau
beinhalten, der es erlaubt, den Blattstapel zu heben.
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Wendet
man sich nun den 5a bis 5c zu,
so zeigen diese eine Greifeinrichtung 90 der Greifstation 72.
Die Greifeinrichtung 90 erfasst den getragenen Blattstapel 92,
um eine kleine Gruppe oder Hub 112 für die weitere Verarbeitung
davon zu trennen. Die Größe des Hubes 112 ist
abhängig
von verschiedenen Dingen, beinhaltend die Einstellungen der Maschine,
sowie von der Papierdicke selbst. Typischerweise liegen Hubgrößen zwischen
zehn und zwölf
Blättern.
Es versteht sich jedoch, dass Hubgrößen auch weiter reichen können wie
etwa in der Größenordnung
von zwei bis fünfzehn
oder zwanzig Blättern.
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Wenn
sich die geschlitzte Plattform 80 aufwärts bewegt, wird die Bewegung
fortfahren, bis die korrekte Erfassungsposition für das Ergreifen
oder Abtrennen eines Hubes davon erreicht ist. Diesbezüglich und
bezugnehmend auf die 5a, bewegt sich der getragene
Eingangsblattstapel 92 solange aufwärts, bis er einen geeigneten
Sensor 86 erreicht und aktiviert. Hier wird der Eingangsablagehebesensor 86 durch
die Bewegung einer drehbar gelagerten gekoppelten Bügelanordnung 88 ausgelöst. Gemäß der bevorzugte
Ausführungsform,
hebt der Eingangsaufzug die Plattform 80 vorerst schnell
und verlangsamt dann auf eine gewünschte Geschwindigkeit nach
dem Erreichen des Eingangsablagehebesensors 86. Idealerweise
hebt sich die Eingangsplattform 80 mit einer Rate von einem
Inch pro Sekunde, bis sie den Sensor 86 erreicht, von wo
an die Fortschrittsrate verlangsamt wird auf eine Rate, die davon
abhängt,
wie viele Blätter
die Bedienungsperson pro Hub greifen möchte und wie schnell die aufeinanderfolgenden
Hübe gemacht
werden. Zum Beispiel kann sich der Aufzug um eine Distanz von einem Dreißigtausendstel
bis einem Fünfzigtausendstel
eines Inch heben, um sieben bis zwölf Blätter eines 20 Pfund Hartpostpapiers
abzuheben. Alternativ kann die Greifanordnung zwei Sensoren beinhalten,
wobei der erste Sensor ausgelöst
wird, um im Wesentlichen das System auf Null zu setzen und der zweite
Sensor, ein Halleffektsensor, misst die Dicke des Hubes, während die
Plattform 80 die Aufwärtsbewegung
fortführt.
Der Greifer selbst arbeitet vorzugsweise in einer Größenordnung
von sechzig bis hundertzwanzig Umläufen pro Minute. In dieser
Weise, bei sechzig Umläufen
pro Minute und einem Hub von einem Dreißigtausendstel eines Inchs,
liegt die Zufuhrrate der Plattform 80 in der Größenordnung
von einem Dreißigtausendstel
Inch pro Sekunde.
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Zurückkommend
auf die Arbeitsweise der Greifeinrichtung 90 selbst, beinhaltet,
um einen Hub 112 abheben zu können, die Greifeinrichtung 90 einen
Greifer 94, der vorzugsweise zentral, entlang des Blattstapels 92 angeordnet
ist, um die Kante des Blattstapels 92 zu erfassen und einen
Hub 112 davon abzuheben (siehe 5a); es
wird darauf hingewiesen, dass ein Teil der Transportvorrichtung
weggelassen wurden, um einen Teil der Zangenanordnung 109 zu
zeigen, wie sie weiter unten beschrieben wird). In der bevorzugten
Ausführungsform
wird der Greifer 94 durch eine Nocke betätigt und
bewegt sich mit Wesentlichen einer linearen Bewegung in Richtung
des Blattstapels 92, um einen Hub 112 davon abzutrennen,
wie in den 5a bis 5b gezeigt, danach
weg vom Blattstapel, um zu erlauben, dass der Stapel 92 seine
Aufwärtsbewegung
fortführt, dann
wieder zum Blattstapel 92, um einen darauf folgenden Hub
abzutrennen etc. Diesbezüglich
ist der Greifer 94 an einem ersten Bügel 96 angeordnet,
der drehbar an einen zweiten Bügel 98 (siehe 5a bis 5b)
gekoppelt ist. Der zweite Bügel 98 selbst
ist drehbar angeordnet und vorgespannt auf eine drehbar befestigte
Nocke 100. Die Nocke 100 ist auf einer Achse 101 angeordnet,
deren Drehbewegung von einer Anordnung miteinander kämmender
Zahnräder bereit
gestellt wird, die an einen Motor (nicht gezeigt) gekoppelt sind.
In dieser Weise wird durch die Drehbewegung der Nocke 100 der
zweite Bügel 98 geschwenkt,
um den ersten Bügel 96 und
den damit verbundenen Greifer 94 zum Blattstapel 92 zu
bewegen.
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Wie
in den 5b bis 5c gezeigt,
greift, sobald der Greifer 94 sich in den Stapel 92 bewegt hat
und einen Teil oder einen Hub 112 vom Stapel 92 abgetrennt
hat, eine Zangenanordnung 109 den abgetrennten Hub 112,
und zieht ihn zu einer Transportvorrichtung 122 der Maschine 30,
welche den Hub 112 weiter zur Stanze 76 transportiert.
In der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, bewegt sich die Zangenanordnung 109 zum
Blattstapel 29 gleichzeitig mit der Greifeinrichtung 90.
Die Zangenanordnung 109 beinhaltet eine Zangenklinge 110, geeignet,
um entlang der unteren Seite des Hubes 112 angeordnet zu
sein, und eine Rolle 111, geeignet, um entlang der oberen
Seite des Hubes 112 angeordnet zu sein. Während mehr
als eine Rolle vorhanden sein können,
ist hier die Rolle 111 an eine Bügelanordnung 113,
vorzugsweise mittels einer Einwegkupplung befestigt, welche eine
Drehung der Rolle 111 nur in eine Richtung erlaubt. In
der bevorzugten Ausführungsform
ist die Rolle 111 eine Urethanrolle, um sicheren Kontakt
mit dem Hub 112 sicher zu stellen. Die Rollenbügelanordnung 113 ist
für die
lineare Bewegung mittels irgendeiner geeigneten Methode befestigt,
wie etwa auf Führungsachsen
(nicht gezeigt), aber ist vorzugsweise verbunden mit der Greifeinrichtung,
um sich mit dieser zu bewegen.
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Die
Zangenklinge 110 ist vorzugsweise als relativ flache und
dünne,
längliche
Klinge ausgebildet. In der momentan bevorzugten Ausführungsform ist
die Zangenklinge 110 näherungsweise
ein halbes Inch breit und in der Größenordnung von 0,076 Inch dick.
Im Gegensatz zu der Rolle 111 ist die Zangenklinge 110 derart
befestigt, um sich mittels einer Nockenanordnung 115 (siehe 5c)
sowohl linear als auch vertikal zu bewegen. Die lineare Bewegung
der Zangenklinge 110 wird durch einen Bügel 116 sicher gestellt,
welcher entlang von Führungsstangen 117 gleitet.
Die vertikale Bewegung der Zangenklinge 110 wird durch
einen zweiten Bügel 119,
welcher bei 119a drehbar gelagert ist, sicher gestellt.
Der Bügel 116 bewegt
sich entlang der Oberseite des drehbar gelagerten Bügels 119 durch
zumindest eine Rolle 118. Die vertikale Positionierung
des drehbar gelagerten Bügels 119 bestimmt
durch einen Steuerkurvenabtaster 120, welcher entlang des
Umfangs der Nocke 121 angeordnet ist. Bevorzugterweise
ist die Nocke 121 auf derselben Nockenachse 101 wie
die Nocke 100 befestigt, welche die Bewegung des Greifers 94 steuert.
In dieser Weise bewegt sich die Zangenklinge 110 vorwärts, wenn
der Bügel 116 entlang
der oberen Oberfläche
des Bügels 119 gleitet.
Wenn sich die Nocke 121 dreht, bewegt sich der Bügel 119 zusammen
mit dem Bügel 116 und
der Zangenklinge 110 aufwärts, um den Hub 112 gegen
die Rolle 111 zu drücken.
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Dementsprechend
wird beim Greifen eines Hubes 112 die Rolle 111 und
die Zangenklinge 110 vorwärts zum Stapel 92 bewegt,
um die Rolle 111 über
der oberen Fläche
des Hubes 112 und die Zangenklinge 110 in der Öffnung,
die vom Greifer 94 zwischen dem Hub 112 und dem
Blattstapel 92 gebildet wurde, anzuordnen (siehe 5c).
Die Zangenklinge 110 bewegt sich dann aufwärts, um
den Hub 112 fest zwischen die Zangenklinge 110 und
die Rolle 111 einzuklemmen. Der abgehobene Hub 112,
eingeklemmt zwischen der Zange 110 und den Rollen 108, wird
eingezogen, um den Hub 112 zu der Transportvorrichtung 122 zu
ziehen (von der ein Ausschnitt in 5b gezeigt ist),
um fortzufahren zur Stanzstation 74. Hier beinhaltet die
Transportvorrichtung 122 ein angetriebenes umlaufendes
Band 124, welches sich entlang der Transportachse erstreckt.
Drehbare Rollen 126, wovon vier hier gezeigt sind, sind
so angeordnet, dass das Band 124 darunter liegend angeordnet
ist, so dass die Rollen 126 und das Band 124 den Hubweg
zur Stanze bilden. Während
die momentan bevorzugte Ausführung
beschrieben wird in Bezug auf einen bestimmten Greifmechanismus
und Transportvorrichtung, versteht es sich, dass alternative Anordnungen
verwendet werden können.
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Wendet
man sich nun den 6 und 7a bis 7e zu,
so zeigen diese, dass die Stanzstation 74 selbst, eine
Matrize 138 mit einer Aufnahme 150 geöffnet in
Richtung einer Plattform 130 und eine Anzahl von Armen
und Oberflächen
für die
Ausrichtung und die Bewegung des Hubes 112 besitzt (man
kann erkennen, dass um die Ansicht gezeigt in 6 und die
Beschreibung davon einfach zu halten, der Matrizensatz selbst nicht
gezeigt ist. Der Leser wird auf die 10 und 11 und
die zugehörige
Beschreibung weiter unten, für
weitere Details des Aufbaus und der Arbeitsweise des Matrizensatzes
selbst hingewiesen.) Wenn der Hub 112 die Stanzstation 74 erreicht,
wird er in eine Ausnehmung gelegt und wird auf einer Plattform 130 getragen
(siehe 7b). Die Plattform 130 kann
aus einer oder mehreren relativ horizontalen Komponenten bestehen,
hier einer flachen Oberfläche 132 und
einer oder mehreren länglichen
Leisten 134 oder dergleichen. Um sicher zu stellen, dass
alle Blätter
des Hubes 112 korrekt auf die Stanzplattform 130 abgelegt
werden, sind Einrichter 136 beweglich befestigt, um die
hintere Kante des Hubes 112 nach unten zu der Plattform 130 zu drücken, wie
es in 7b gezeigt ist. Hierbei sind
die Einrichter 136 drehbar befestigt an einer Sechskantachse 140,
um sich mit dieser zu drehen. Es versteht sich, dass die Einrichter 136 verschiebbar
auf der Sechskantachse 140 befestigt sein können, um
ihre seitliche Position relativ zu der Matrize 138 und
der Stanzplattform 130 einstellen zu können. Es versteht sich, dass
die Bewegung der Einrichter 136 entlang der Sechskantachse 140 entweder
manuell durchgeführt
werden kann oder automatisch als Antwort auf Kontrollen, die die
Größe der zu
stanzenden Blätter angeben.
In der momentan bevorzugten Ausführungsform,
sind die Einrichter 136 von dem getragenen Hub 112 weggedreht,
aber sind nach unten gespannt, um sicher zu stellen, dass die Papiere
in einer vollständigen
Vorwärts- und Abwärtsposition sind.
Diese Bewegung der Einrichter 136 kann erreicht werden
durch eine Nocke oder eine andere Anordnung.
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Um
eine korrekte vordere und hintere Ausrichtung des Hubes 112 sicher
zu stellen und um den Hub in die Aufnahme 150 der Matrize 138 zu
zwingen, werden eine Vielzahl von Justierern 152 bereit gestellt.
Wie am besten zu sehen in den 7c bis 7d,
bewegen sich die Justierer 152 linear vorwärts, um
den abgelegten Hub 112 in die Aufnahme 152 der
Matrize 138 zu schieben. Vorzugsweise haben die Justierer 152 einen
Schub, der etwas länger als
notwendig ist, um den Hub 112 in die Matrize 138 zu
schieben. In dieser Weise "überjustieren" die Justierer, um
eine korrekte Platzierung des Hubes 112 in der Matrize 138 sicher
zu stellen. Wie auch die Einrichter 136, können die
Justierer 152 seitlich eingestellt werden, entweder manuell
oder automatisch als Antwort auf Kontrollen, die die Größe der zu
stanzenden Blätter
angeben.
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Wenn
an der Stanzstation 74 eingelangt, kann die seitliche Position
des Hubes 112 beachtlich variieren. Um korrekte Zentrierung
und akkurates Stanzen sicher zu stellen, sind Ausrichtungsplatten 142 (siehe 6)
entlang jeder lateralen Seite des getragenen Hubes 112 angebracht.
Sobald die Einrichter 136 sicher gestellt haben, dass alle
Blätter korrekt
in die Ausnehmung gelegt wurden und die Justierer 152 den
Hub 112 vorwärts
in die Aufnahme schieben, richten sich die Ausrichtungsplatten 142 entlang
jeder Seite des getragenen Hubes 112 auf, d.h., sie brechen
durch die Stanzebene und rücken einwärts aufeinander
zu, um die laterale Anpassung des Hubes 112 sicher zu stellen.
Wie auch die Einrichter 136 und Justierer 152, können eine
oder beide der Ausrichtungsplatten 142 seitlich einstellbar
sein, entweder manuell oder automatisch in Antwort auf Kontrollen,
die die Größe der zu
stanzenden Blätter angeben.
In der momentan bevorzugten Ausführungsform
ist die äußere Ausrichtungsplatte 142, d.h.,
die Ausrichtungsplatte, die in der Ansicht dargestellt in 6 sichtbar
ist, lateral einstellbar, während die
andere Anpassungsplatte an der gegenüberliegenden Seite des Blattes
stationär
angeordnet ist.
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Der
Stössel 154 wird
von einem geeigneten Mechanismus in Gang gesetzt, um eine Schließkraft auf
die Matrize 138 auszuüben
und die Stifte durch den Hub 112 enthalten in der Aufnahme 150 zu
treiben. Wenn die Stifte sich zurückziehen, werden mehrere Vorgänge in der
Stanzstation 74 durchgeführt, die bewirken, dass der
gestanzte Hub 112 sich zum Umkehrer 76 bewegt.
Wenn sich die Stanzstifte zurückziehen,
fallen die Ausrichtungsplatten 142 nach außen und
unten weg aus der Berührung
mit dem Blattstapel. Eine oder mehrere Rollen 160, hier
zwei Rollen, die über
dem Hub 112 drehbar befestigt sind, bewegen sich nach unten,
um den Hub 112 gegen angetriebene Rollen 162,
die unterhalb des Hubes angeordnet sind, zu drücken (wie in 7e gezeigt). Es
versteht sich jedoch, dass die Rollen oder dergleichen auch andersartig
angeordnet sein können,
sodass zum Beispiel die oberen Rollen drehbar gelagert in einer
fixen Position sind, während
die unteren Rollen sich aufwärts
bewegen, um mit dem Blatt/den Blättern
in Verbindung zu treten. Die angetriebenen Rollen 162 haben
vorzugsweise eine Oberfläche
mit hoher Reibung wie etwa aus Urethan und sind von der gleichen
Anzahl und gleich angeordnet unter den Rollen 160. Wenn
sich die angetriebenen Rollen 162 drehen, führen sie
den gestanzten Hub 112 seitlich von der Stanzstation 74 zum
Umkehrer 76. Es soll angemerkt werden, dass ein darauf
folgender Hub, welcher in die Stanzmaschine hineinkommt, sich mit einem
gestanzten Hub, der die Stanzstation 76 verlässt, überlappen
kann.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der Blattweg, über
welchen die Blätter
in die Stanze hereinkommen, vorzugsweise im Wesentlichen rechtwinkelig
zu dem Blattweg, über
den die Blätter
die Stanze verlassen und sich zum Umkehrer bewegen. Es versteht
sich für
den Durchschnittsfachmann, dass die Eingangs- und Ausgangsblattwege unterschiedlich
angeordnet sein können,
solange die Blätter
noch an der Stanze positiv einrasten, jedoch es nicht erforderlich
ist, dass sie durch die Stanze durchlaufen. Während dieser rechte Winkel
die am meisten wünschenswerte
Einrastung sicherstellt, kann der Winkel zwischen Eingangs- und
Ausgangsblattweg variieren, z.B. von ungefähr 45° bis 135°. Alternativ versteht es sich,
dass viele Eigenschaften der Erfindung ebenso anwendbar wären, bei
Stanzordnungen, die vom "vorbeiführenden" oder "durchführenden" Typ sind.
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Wenn
die angetriebenen Rollen 162 den gestanzten Hub 112 seitlich
fortführen,
wird er in einem Spalt 164 gebildet von noch einer anderen
Transportvorrichtung 166, aufgenommen. Wie in 8 gezeigt,
beinhaltet der Transport 166 zum Umkehrer 76 ein
längliches
Förderband 168,
welches unterhalb des Hubes 112 angeordnet ist und eine
Vielzahl von Rollen 170 über dem Hub 112. Der
Hub 112 bewegt sich zu einem Spalt 172, der zwischen
dem Band 168 und einem zweiten Band 174 angeordnet
ist, sodass der Hub 112 über einen Teil des Umfangs
der Umkehrtrommel 176 geführt wird, um jeden individuellen Hub 112 umzudrehen
und mit der Schriftseite nach unten auf einen Ausgabestapel 178 getragen
auf einer Ausgabeablage 180, zu entlassen. Die Ausgabeablage 180 bewegt
sich fortlaufend nach unten, wenn die Dicke des getragenen Ausgabestapels 178 zunimmt.
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Wenn
der umgekehrte Hub die Bänder 168, 174 an
der Trommel 176 verlässt,
verursacht das Moment des sich bewegenden Hubes, dass er eine Seitenplatte 182 der
Ausgabeablage 180 trifft, bevor er sich auf den Ausgabestapel 178 setzt.
Um jegliches Rückspringen,
welches vom Auftreffen des Hubes an der Seitenplatte 182 resultieren
kann, zu minimieren, sind eine oder mehrere Rollen 184 mit
hoher Reibung und nur einer Laufrichtung entlang der oberen Fläche des
Hubes angeordnet, wenn er die Umkehrtrommel 176 verlässt. In
dieser Weise verhindert oder minimiert die Oberfläche hoher
Reibung der Rollen 184 das Rückspringen, während die
in nur eine Richtung mögliche
Rotation der Rollen 184 die Vorwärtsbewegung des Hubes erlaubt.
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Um
die Ausrichtung der zurückhängenden Kante
des Hubes, welche den Umkehrer 76 verlässt, weiter zu sichern, sind
ein oder mehrere Seitenjustierer 190 gegenüber der
Seitenplatte 182 der Ausgangsablage 180 vorgesehen.
Jedem Hub folgend, schwenkt der Seitenjustierer 190 in
Richtung des Ausgangsstapels 178 und stößt die Kante des Stapels, welche
dem Umkehrer 76 am nächsten
ist, bündig.
Wie in 8 zu sehen ist, sind die Seitenjustierer 190 und
die Rollen mit hoher Reibung 184 und nur einer Laufrichtung über eine
Nockenanordnung 192 an der Achse der rotierenden Umkehrtrommel 176 befestigt.
Für den
Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass in dieser Ausführungsform
die Nockenanordnung 192 zwei Größen von Steuerkurven 194, 196,
zwei Steuerkurvenabtaster 198, 200 und eine Reihe
von Bügeln 202, 204, 206 drehbar
gekoppelt an Drehverbindungen 208, 210 beinhaltet.
Genauer gesagt, folgt der Steuerkurvenabtaster 198 einer
sich drehenden Nautilus-förmigen
Steuerkurve 194. Der Steuerkurvenabtaster 198 ist
an einen L-förmigen Bügel 202 gekoppelt,
welcher drehbar am Bügel 204 befestigt
ist. Während
ein Ende des Bügels 204 drehbar
an dem L-förmigen
Bügel 202 an
der Verbindung 208 befestigt ist, ist das gegenüberliegende
Ende des Bügels 204 an
der Verbindung 210 mit dem Bügel 206 drehbar gekoppelt,
welcher die Rollen 184 mit hoher Reibung und nur einer
Laufrichtung trägt. Das
Ende des Bügels 206 gegenüber den
Rollen 184 beinhaltet den Steuerkurvenabtaster 200,
welcher angeordnet ist, um der Steuerkurve 196 zu folgen, welche
sich mit der Achse der Umkehrtrommel 176 dreht. In dieser
Weise verursacht die Nockenanordnung 192, wenn sich die
Achse der Umkehrtrommel 176 dreht, dass sich die Rollen 184 mit
nur einer Laufrichtung in eine Position bewegen, welche es zuerst
erlaubt, dass der Hub den Umkehrer 76 verlässt, aber
dann die umgekehrte Bewegung des Hubes als Resultat des Rückspringens
verhindert, und den Hub auf den Ausgabestapel 178 zwingt.
Wenn die Trommel 176 und Steuerkurven 196, 198 fortfahren,
bewegen sich die Justierer 190 zu der zurückhängenden Kante
des Ausgabestapels 178, um etwaige abtrünnige Blätter anzugleichen.
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Die
Seitenplatte 182 kann durch jedes geeignete Mittel eingestellt
werden, um sich verschiedenen Papiergrößen anzupassen. In der dargestellten Ausführungsform
beinhaltet die Seitenplatte 182 einen Bügel 222, welcher einen
Gewindeabschnitt 224 entlang einer Gewindestange 228 beweglich
angebracht hat, welche drehbar angebracht ist und angetrieben wird,
um die Position des Bügels 222 und dementsprechend
die Position der Seitenplatte 182 einzustellen. Wie auch
bei den Einrichtern 136, den Justierern 152 und
Ausrichtungsplatten 142 kann die Seitenplatte entweder
manuell eingestellt werden oder automatisch in Antwort auf Kontrollen,
welche die Größe der zu
stanzenden Blätter
angeben.
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Wie
den 9a bis 9b entnommen
werden kann, beinhaltet der Ausgangsstapler, um die Möglichkeit
zu minimieren, dass ein austretender Hub an einem rund um die Perforationen
der gestanzten Blätter
auftretenden Papiergrat hängen bleibt,
eine beweglich befestigte Deckplatte 188. Die Deckplatte 188 wird
mittels einer Nocke oder anderwärtig
betrieben, um sich zwischen einer zurückgezogenen Position und einer
berührenden,
verdichtenden Position zu bewegen. In dieser Weise, ist die Deckplatte 188 angeordnet,
um die Perforationskante des Stapels abzudecken, wenn der nächste einzelne
Hub den Umkehrer 76 verlässt, um auf den Ausgangsstapel 178 positioniert
zu werden. Sobald sich der Hub am Ausgangsstapel 178 befindet,
zieht sich die Deckplatte 188 vom Eingriff mit dem Ausgangsstapel 178 zurück, bewegt
sich leicht nach oben und wieder nach innen in Richtung des Stapels
und nach unten entlang der abgedeckten Stapelkantenperforationen
in Vorbereitung den nächsten
Hub, der den Umkehrer 176 verlässt zu empfangen. Ferner versteht
es sich für
den Durchschnittsfachmann, dass die auf dem Ausgangsstapel 178 angewendete
abwärts
gerichtete Kraft entlang der Perforationskante darüber hinaus
wirkt, um jegliche Stapelhöhenunterschiede
zu minimieren, welche aufgrund von irgendwelchen Graten rund um
die Löcher
in den Blättern auftreten
können.
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Die
Bewegung der Perforationsdeckplatte 188 wird ebenfalls
durch rotierende Gestänge
und eine Steuerkurvenanordnung bestimmt. Genauer gesagt, wird die
Bewegung der Perforationsdeckplatte 188 durch Stifte oder
Abtaster 234, 235 bestimmt, die in Schlitzen 236, 237 angeordnet
sind. Es wird angemerkt, dass die oberen Schlitze 236 relativ
gerade sind, während
die unteren Schlitze 237 eine "S"-Form oder
eine Abweichung haben. In dieser Weise bewegt sich, wenn sich die
Perforationsdeckplatte 188 aufwärts bewegt und die Stifte 234 das
Abweichungsende der Schlitze 237 erreichen (siehe 9b),
die Perforationsdeckplatte nach außen zusätzlich zu der Aufwärtsbewegung.
Die Aufwärtsbewegung
der Perforationsdeckplatte 188 wird durch den Steuerkurvenabtaster 238 bewirkt,
welcher der Kante der Nocke 240 folgt. Wie gezeigt, ist
die Nocke 240 drehbar an der Achse 242 befestigt.
Die Achse 242 wird desweiteren direkt zur Rotation angetrieben von
der Achse der Umkehrtrommel 176 oder einem anderen angemessenen
Mechanismus.
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Dementsprechend
bietet die Stanzmaschine eine hochautomatisierte Stanz- und Verarbeitungsanordnung,
welche minimale Eingriffe und Eingaben einer Bedienungsperson benötigt. Diese
minimalen Eingaben minimieren folglich die Gelegenheit für Bedienungspersonen-
oder andere Fehler in Bezug auf die Verarbeitungsangaben. In Übereinstimmung
mit diesen hauptsächlichen
Zielen beinhaltet die Stanzstation 174 Einrichtungen, welche
die automatische Einstellung und Positionierung des Matrizensatzes 138 erlauben.
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Wie
in den 10 und 11 gezeigt,
beinhaltet ein Matrizensatz 138 typischerweise eine Mehrzahl
von Matrizenstiften 250, angeordnet durch eine Matrizenstifthalterung 252,
welche in Beziehung zu einer Mehrzahl von Matrizenplatten 254 bewegbar ist,
welche durchgehende Öffnungen
(nicht sichtbar in diesen Ansichten) für die Aufnahme der Matrizenstifte 250 haben.
Führungsstifte 258 die
an gegenüberliegenden
Enden des Matrizensatzes 138 angeordnet sind, kontrollieren
die relative Gleitbewegung der Matrizenstifthalterung 252 zu
den Matrizenplatten 254. Nach den Lehren der Erfindung
beinhaltet der Matrizensatz 138 eine Eingriffsvorrichtung,
die Bedeutung welcher weiter unten erklärt wird. In der dargestellten
Ausführungsform
agiert der Führungsstift 258 als
die Eingriffsvorrichtung oder Stab. Der Matrizensatz 138 selbst
wird gleitend in der Stanzstation 174 von vom Stössel 154 abstehenden
Klammern 262 aufgenommen, welche die Matrizenstifthalterung 252 aufnehmen
und von einem Kanal, welcher die Matrizenplatten 254 aufnimmt.
Der Matrizensatz kann jedoch alternativ auch von zum Beispiel einer oder
mehreren Rollen, Förderbändern, Schienen, Transportwagen
oder durch eine magnetische Anordnung aufgenommen werden.
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Um
automatische Einstellung der seitlichen Position des Matrizensatzes 138 innerhalb
der Maschine 30 sicher zu stellen, sowie auch die Tiefe
der Matrizenaufnahme 150, beinhaltet die Stanzstation 74 ferner
eine Anordnung für
das Einlesen des Matrizensatzes 138, um seine Anordnung,
Größe, etc.
zu bestimmen und die seitliche Position des Matrizensatzes 138 und
die Tiefe der Matrizenaufnahme 150 einzustellen. Um dies
zu erreichen, ist eine Verbindungseingriffsvorrichtung vorgesehen,
hier eine Arretierung oder Haken 270, welche den Verbindungsstab 258 empfängt, und
effizient damit verriegelt. Diese Verbindung und Verriegelung kann
auch erhalten werden, wenn eine Bedienungsperson den Matrizensatz 138 in
Position schiebt und physisch die Verbindung verursacht, oder die
Stanzstation 74 kann mit einem Mechanismus ausgestattet
sein, mittels welchem die Maschine das Gleiten des Matrizensatzes 138 in
seine Verbindungsposition physisch fortführt. Auf jeden Fall aktiviert
sich, sobald der Verbindungsstab 258 mit dem Haken 270 gesichert
ist, die Maschine 30 automatisch, um den Matrizensatz 138 über einen
Strichcodeleser oder einen anderen Identifizierungsmechanismus hinein
zu ziehen. Der Identifizierungsmarker des Matrizensatzes 138 kann
alternative Vorrichtungen beinhalten, wie etwa zum Beispiel eine
Radiofrequenzkennzeichnung oder eine Anordnung mechanischer Schalter.
Diesbezüglich
wird die Bewegung des Hakens 270 durch einen kleinen Motor 272 bereitgestellt
oder durch andere Mittel, um die Gewindestange 274 zu drehen
(siehe 10). Der Haken 270 ist
an die Gewindestange über
Gewindelager 276, 278 gekoppelt. Wenn der Motor 272 die
Gewindestange 274 dreht, bewirken die Gewindelager 276, 278 zusammen
mit den daran befestigten Haken 270, 280 so die
seitliche Bewegung des Matrizensatz 138.
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Sobald
die Maschine die entsprechende Information des Matrizensatzes und
die zu stanzende Papiergröße festgestellt
hat, bestimmt die Maschine digital die angemessene seitliche Position
des Matrizensatzes 138 und bewegt ihn in diese. Es versteht sich
für den
Durchschnittsfachmann, dass durch das Bewegen der Position des Matrizensatzes 138 selbst,
die Maschine jegliche Notwendigkeit für die Repositionierung der
Ausrichtungseinrichtungen verantwortlich für das Zuführen der individuellen Hübe selbst,
eliminiert. Es soll angemerkt werden, dass in manchen Stanz- und
Papierkonfigurationen, manche Stifte manuelles Ziehen aus dem Matrizensatz 138 erfordern.
Unter diesen Umständen,
insoweit als die Maschine die Daten bezüglich sowohl des Matrizensatzes 138 als
auch der Papierkonfigurationen verarbeitet hat, können die
Instruktionen für
das Herausziehen besagter Stifte optional an der Steuerkonsole 38 angezeigt
werden, oder an einer alternativen Steuerkonsole an der Maschine.
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Es
versteht sich für
den Durchschnittsfachmann, dass bei einer derartigen Gleitanordnung
für das
Einbringen des Matrizensatzes 138 relativ zum Stössel 154,
die Mittelachse der Vielzahl der Matrizenstifte 250 immer
entlang der im Großen
und Ganzen gleichen Stösselposition
in der Maschine angeordnet ist. Nachdem dies der Fall ist, kann
es unter bestimmten Bedingungen wünschenswert sein, den Abstand
der sich ergebenden Stanzlöcher
von der Kante des Papieres einzustellen. In Übereinstimmung mit einer wichtigen
Eigenschaft der Erfindung, kann die Tiefe der Aufnahme 150,
welche die hinterste Position des Hubes im Matrizensatz 138 bestimmt, eingestellt
werden. Bezugnehmend auf 11 ist eine
Aufnahmerückplatte 284 vorgesehen,
deren vorwärts
gerichtete Fläche 286 die
Tiefe der Aufnahme 150 bestimmt, wenn die Aufnahmerückplatte 284 zwischen
Matrizenplatten 254 gleitet, welche entlang beider Seiten
der Aufnahme 150 angeordnet sind. Die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung
der Aufnahmerückplatte 284 wird
von Nocken 288, 290, welche in Öffnungen
in der Rückplatte 284 aufgenommen sind,
bestimmt. Die Rotation der Nocken 288 selbst wird durch
eine Getriebeanordnung 292 gekoppelt an einen Motor 294 bereitgestellt.
Es versteht sich für den
Durchschnittsfachmann, dass jede geeignete Getriebeanordnung zum
Rotieren der Nockenanordnung verwendet werden kann, und alternativ
jede geeignete Anordnung verwendet werden kann, um die Aufnahmerückplatte 284 zu
oder weg von der Aufnahme 150 zu bewegen, um den Abstand
der resultierenden, gestanzten Löcher
von der Kante der Seite einzustellen. Zum Beispiel kann eine Zahnstange-Zahnradanordnung,
eine Gewindeachsenanordnung oder eine alternative nicht mechanische
Bewegungsanordnung vorgesehen sein. Dementsprechend, nach dem die
Matrizen- und Papierkonfiguration festgelegt sind, bewirken die
dem Motor 294 zugeführten
Signale die Rotation der Getriebeanordnung 292 in der dargestellten
Ausführungsform,
um somit die Nocken 288 und 290 der Rückplatte 284 zu positionieren,
um die gewünschte
Tiefe der Matrizenaufnahme 150 auf der vorwärts gerichteten
Fläche 286 der
Rückplatte 284 einzustellen.
Folgend auf diese automatische Einstellung kann die Bedienungsperson,
wenn eine Fehlstanzung von der Bedienungsperson beobachtet wird,
manuelle Einstellungen vornehmen, beinhaltend die Einstellung der
seitlichen Matrizenposition durch manuelles Außerkraftsetzen der Maschine,
um danach der Maschine das Wiedereinspannen des Matrizensatzes 138 in
der gewünschten
Position zu erlauben. Die Rückplatte 284 kann
zusätzlich
oder alternativ als eine Arretierung benutzt werden, um den Matrizensatz 138 in
Position zu halten.
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Zusammenfassend
liefert die automatisierte Stanzmaschine eine vollautomatische digitale
Maschine für
die Verarbeitung von Blattstapeln. Minimale bis gar keine Benutzerschnittstellen
werden während
der eigentlichen Verarbeitung eines Stapels benötigt. Nach dem Eingeben oder
anderwärtigem Einlesen
der Papiergröße durch
Sensoren oder dergleichen können
verschiedene Elemente der Stanzmaschine wie die Einrichter 136,
die Justierer 152, die Anpassungsplatten 142,
der Matrizensatz 138, die Rückplatte 284 und die
Seitenplatte 182 automatisch oder digital eingestellt werden
in Antwort auf Kontrollen, die die Größe des zu stanzenden Blattes
vorgeben und dementsprechend eine komplette digitale Einrichtung
liefern. Ferner ist die Maschine mit einem Puffersystem ausgestattet,
sodass aufeinanderfolgende Blattstapel ohne Benutzereingriff verarbeitet werden
können.
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Alle
Referenzen, einschliesslich Publikationen, Patentanmeldungen und
Patente, die hier zitiert wurden, werden hiermit durch Referenz
in demselben Ausmaß eingebunden,
wie wenn jede Referenz einzeln und speziell bezeichnet worden wäre, durch Bezugnahme
eingeschlossen zu sein und wie wenn sie in ihrer Gesamtheit hier
dargelegt worden wäre.
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Die
Verwendung der Ausdrücke "ein" und "einer" und "der", die", "das" und ähnliche
Benennungen im Kontext der Beschreibung der Erfindung (insbesondere
im Kontext der folgenden Ansprüche)
sollen sowohl den Singu lar als auch den Plural abdecken, wenn nicht
anders angegeben, oder klar im Kontext widersprochen. Die Ausdrücke "umfassend", "habend", "einschliessend", "enthaltend" sollen offene Ausdrücke (d.h.
sie meinen "enthaltend,
aber nicht beschränkt
auf") sein, wenn
nicht anders angeführt.
Die Angabe von Wertebereichen hierin soll lediglich als verkürzendes
Verfahren dienen, um einzeln auf jedem separaten Wert, der in diesen
Bereich fällt,
Bezug zu nehmen, außer
es ist hierin anders angegeben, und jeder separate Wert ist in die
Schrift eingebunden, als wenn er einzeln genannt worden wäre. Alle
beschriebenen Verfahren können
in jeder passenden Weise ausgeführt
werden, wenn nicht anders hier angegeben oder in anderer Weise klar durch
den Kontext widersprochen. Die Verwendung jedes und aller Beispiele
oder beispielhafte Ausdrücke
(z.B. "so wie"), die hier gegeben
sind, sind gedacht, die Erfindung lediglich besser zu beleuchten und
stellen keine Beschränkung
des Umfanges der Erfindung dar, wenn nicht anders beansprucht. Keine Worte
in der Schrift sollten ausgelegt werden, dass sie irgendein nicht
beanspruchtes Element als wesentlich für die Ausführung der Erfindung angeben.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
dieser Erfindung sind hier beschrieben, einschliesslich des besten
bekannten Modus, der den Erfindern zur Ausführung der Erfindung bekannt
war. Abänderungen
dieser bevorzugten Ausführungsformen
werden dem Fachmann beim Lesen der vorangegangenen Beschreibung
offensichtlich. Die Erfinder erwarten vom Fachmann solche Abänderungen,
wenn passend, einzusetzen und die Erfinder beabsichtigen, dass die Erfindung
anders als speziell beschrieben ausgeführt wird. Entsprechend enthält die Erfindung
alle Modifikationen und Äquivalente
der gegenständlichen
Sache, die in den Ansprüchen
angeführt
sind, die hier, wie durch das anwendbare Recht zugelassen, angeschlossen
sind. Ferner ist jede Kombination der oben beschriebenen Elemente
in allen möglichen
Variationen davon von der Erfindung umfasst, wenn nicht anders hier
angegeben oder auf andere Weise klar durch den Kontext widersprochen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine
automatisierte Stanzanordnung zum Stanzen aufeinanderfolgender Blätter oder
Hübe von einem
Eingangsblattstapel und die Anordnung dieser Blätter in einem Ausgangsstapel.
Die automatisierte Stanzanordnung erhält den Stapel an einer Eingangsplattform,
die automatisch den Stapel in die Maschine führt, wo ein Greifer Blätter oder
aufeinanderfolgende Hübe
vom Stapel greift und diese entlang eines Eingangsweges zur direkten
Einrastung in einen Matrizensatz zuführt. Gestanzte Blätter werden in
einem 90° Winkel
vom Eingangsweg entlang eines Ausgangsweges aus der Stanze bewegt
und bei einem Umkehrer auf einen Ausgangsstapel an einer Ausgangsplattform
umgekehrt. Der gestanzte Blattstapel wird dann aus der Maschine
herausbewegt. Die Maschine inkludiert eine automatisierte Einrichtung,
beinhaltend das Einlesen einer zugeordneten Identifizierungsmarke
am Matrizensatz und daraus resultierenden Einstellungen der Matrizensatzposition
innerhalb der Maschine und der Rückplatte
innerhalb des Matrizensatzes.